BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 KERTAS
Kertas adalah kemasan yang pertama ditemukan sebelum plastik dan logam. Saat ini kemasan kertas masih banyak digunakan dan mampu bersaing dengan kemasan lain seperti plastik dan logam karena harganya yang murah, mudah diperoleh dan penggunaannya yang luas. Selain sebagai kemasan, kertas juga berfungsi sebagai media komunikator dan media cetak. Kelemahan kemasan kertas untuk mengemas bahan pangan adalah sifatnya yang sensitif terhadap air dan mudah dipengaruhi oleh kelembaman udara lingkungan. Sifat-sifat kemasan kertas sangat tergantung pada proses pembuatan dan perlakuan tambahan pada proses pembuatannya. Kemasan kertas dapat berupa kemasan fleksibel atau kemasan kaku. Jenis kemasan ketas yang dapat digunakan sebagai kemasan fleksibel adalah kertas kraft dan kertas tahan lemak
(grease proof). Glassin dan kertas lilin (waxed paper) atau kertas yang dibuat dari
modifikasi kemasan kertas fleklsibel. Kemasan kertas yang kaku terdapat dalam bentuk karton, kotak, drum, cawan - cawan yang tahan air, yang dapat dibuat dari
paper board, kertas laminasi, corrugated board dan berbagai jenis board dari kertas
khusus. Wadah kertas biasanya dibungkus lagi dengan bahan - bahan kemasan lain seperti plastik dan foil logam yang lebih bersifat protektif.
Karakteristik kertas didasarkan pada berat atau ketebalannya. Berdasarkan berat maka kertas dapat dinyatakan dalam berat (lb)/3000 ft² atau yang disebut
dengan rim. Di USA banyaknya rim standar untuk kertas kemasan adalah 500 lembar
dengan ukuran 24 x 36 inchi (61 x 91.5 cm). Di Eropa, Jepang dan negara - negara
kemasan berkisar antara 30 g /m² - 150 g/m², (18 lb / rim - 90 lb / rim), sedangkan
untuk corrugated board berkisar antara 117 gr/m2 - 300 g/m² (72 lb/rim - 85 lb /rim)
(Mimi Nurminah, 2002).
2.2 PROSES PEMBUATAN KERTAS
Bahan baku pembuatan kertas adalah selulosa yang diberi perlakuan kimia, dibilas, diuraikan, dipucatkan, dibentuk menjadi lembaran setelah pressing dan dikeringkan.
Kayu terdiri dari 50% selulosa, 30% lignin dan bahan bersifat adhesif di lamela tengah, 20% karbohidrat berupa xylan, resin dan tanin. Jenis kayu dan lembaran akhir kertas yang di inginkan sangat menentukan cara pembuatan kertas. Pada pembuatan kertas dengan bahan baku berupa kayu terlebih dahulu dibuat menjadi pulp (Elisa Julianti, 2007)
2.2.1 PROSES PEMBUATAN PULP
Pemisahan serat selulosa dari bahan-bahan bukan serat kayu dan bukan kayu dapat dilakukan dengan berbagai proses, yaitu proses mekanik, proses semi-kimia dan proses kimia.
A. Proses Mekanik
Kayu gelondongan dihancurkan dengan gilingan batu sambil menyemprotkan air ke permukaan gilingan batu untuk mengeluarkan bahan yang sudah digiling. Metode ini hanya digunakan untuk jenis kayu lunak yaitu jenis kayu yang berasal dari pohon berdaun jarum. Proses mekamik ini tidak ada bagian kayu yang terbuang.
B. Proses Kimia
Pada metode ini serpihan kayu dimasukkan ke dalam bahan kimia untuk mengeluarkan lignin dan karbohidrat. Ada 3 proses kimia yang digunakan yaitu :
1 Proses Soda
Proses soda ditemukan di Inggris tahun 1851 dan merupakan proses kimia yang tertua. Pada proses soda, bahan kimia yang digunakan untuk melarutkan komponen kayu yang tidak diinginkan adalah soda kaustik (sodium hidroksida) dan soda abu (sodium karbonat). Proses soda digunakan untuk pembuatan pulp dari kayu keras yaitu kayu yang berasal dari pohon yang daunnya lebar, mempunyai panjang serat lebih kecil 0,25 cm.
2 Proses Kraft
Proses Kraft atau proses sulfat menggunakan bahan kimia berupa sodium sulfat
sebagai pengganti sodium karbonat. Hasil dari proses kraft adalah pulp kraft yang
keras tetapi berwarna coklat dan sulit untuk diputihkan, sedangkan pulp soda berwarna lebih putih dan teksturnya halus.
3 Proses sulfit
Proses sulfit dengan menggunakan bahan kimia berupa larutan kalsium atau magnesium bisulfit dan asam sulfit. Metode ini digunakan untuk kayu lunak dan dihasilkan pulp yang berwarna lebih terang., kekuatannya lebih tinggi dari pulp soda api tidak sekuat pulp kraft (Smook, G.A., 1992)
C Proses Semi Kimia
Proses ini merupakan kombinasi cara kimia dan alat - alat mekanis dalam pembuatan pulp kayu. Untuk melunakkan lignin dan karbohidrat yang terikat dengan serat, maka kayu direndam dalam soda kaustik atau sodium sulfi netral. Kemudian digiling dalam piringan penghalus. Metode semi kimia digunakan untuk kayu keras, biaya prosesnya rendah dan pulp yang dihasilkan masih mengandung sebagian besar lignin. Pulp semi kimia digunakan untuk kayu keras, biaya prosesnya rendah dan pulp yang dihasilkan masih mengandung sebagian besar lignin. Pulp semi kimia sukar diputihkan, dan jika terkena sinar matahari akan berwarna kuning. Biasanya digunakan untuk bahan yang
membutuhkan kekuatan dan kekakuan seperti media kardus. Kayu yang dijadikan pulp dipotong menjadi potongan yang tipis dan kecil yang disebut dengan chips,
dimasak beberapa jam dengan menggunakan alat penghancur yang dioperasikan pada suhu 150 oC dengan tekanan 4-5 atm, pencucian, dilakukan pemutihan (bleaching)
dengan menggunakan kalsium hipoklorit, hidrogen peroksida atau kalsium dioksida. Proses pemutihan dapat menurunkan kekuatan pulp, sehingga perlu diperhatikan hubungan antara derajat putih pulp dan kekuatan kertas yang dihasilkan (Elisa Julianti, 2007), (Smook, G.A., 1992)
2.2.2 PEMBUATAN KERTAS
Pulp yang mengandung air 96% dan bahan padat 4% dimasukkkan ke dalam alat pengaduk, sehingga terjadi pemisahan antara serat dan fibril yang disebut proses fibrilisasi, yaitu proses pecahnya lapisan kambium yang mengelilingi serat karena serat - serat membesar dan fibril membuka.
Pengadukan yang sedikit akan menghasilkan kertas dengan daya serap tinggi dan daya robek tinggi, dan jika pengaduan dilanjutkan maka kertas menjadi lebih padat tapi tapi daya robek menurun. Penambahan bahan perekat seperti resin, pati dan tawas ke dalam alat pengaduk bertujuan untuk meningkatkan daya tahan air dan daya ikat tinta dari kertas sehingga kertas dapat dicetak, serta mempengaruhi sifat adhesif yang berperan dalam pembuatan kemasan. Bahan - bahan lain yang ditambahkan dalam pewarna, bahan untuk kecerahan dan kekakuan, seperti titanium dioksida, sodium silikat, tanah diatom, kasein, lilin, dan kapur. Setelah dari pengaduk, maka campuran pulp dan bahan - bahan tambahan tadi dijernihkan pada refiner jordan,
kemudian di bawa ke silinder penyadap yang terdiri dari seperangkat pisau - pisau tertutup rapat berputar dengan cepat bersama - sama memecah serat. Campuran ini kemudian dimasukkan ke dalam headbox untuk dimasukkan pada mesin pembuat
2.2.3 MESIN PEMBUAT KERTAS
Mesin pembuat kertas dapat berukuran sama panjang dengan gedung bertingkat tinggi yang menghasilkan kertas dengan lebar 9 meter pada kecepatan 915 m/detik atau 1290 km/hari, atau karton dengan lebar 6 m dengan kecepatan 460 m/det. Mesin yang sering digunakan dalam pembuatan kertas adalah mesin fourdrinier, mesin
silinder dan mesin invertform yang merupakan kombinasi dari endless wire dari fourdnier dengan headbox mesin silinder. Mesin fourdnier digunakan untuk
menghasilkan kertas tipis, sedang mesin silinder dapat membuat karton dari bahan limbah yang dilapisi bahan yang bermutu baik bagian luarnya (Elisa Julianti, 2007)
2.2.4 SERAT LIMBAH PADAT SLUDGE INDUSTRI PULP
Serat limbah padat sludge yang dikeluarkan oleh industri pulp dan kertas jumlahnya
relative sedikit dibandingkan limbah cair dan gasnya. Karakteristiknya limbah padat sangat bervariasi tergantung pada bahan baku, sumber dan produk yang dihasilkan. Dengan mengetahui jenis limbah padat dari sumber dan jenis produk yang dihasilkan akan memberikan gambaran tentang karakteristik limbah padat tersebut. Limbah padat industri pulp kertas berasal dari beberapa unit poses yang umumnya merupakan hasil akhir suatu proses, yang sering menimbulkan masalah berasal dari pengolahan air limbah yang berupa lumpur (sludge).
Limbah padat industri pulp dan kertas umumnya berasal dari proses penyaringan bubur pulp (reject screen) dan belt press hasil pengolahan IPAL
(Instalasi Pengolahan Air Limbah). Komposisi limbah serat jenis reject screen
sebagian besar (80%) terdiri dari serat panjang, serat sedang, dan serat pendek, sisanya berupa kontaminan berupa plastik, logam, lilin dan lain-lain. Sedangkan limbah serat dari belt press sebagian besar 60% terdiri dari serat sedang, dan serat
Karakteristik serat limbah padat industri pulp dan kertas sangat bervariasi tergantung pada bahan baku dan sumber dan produk yang dihasilkan. Pengelompokkan jenis limbah padat dari sumber dan jenis produk yang dihasilkan akan memberikan gambaran umum karakteristik dari limbah padat melalui parameter, Jenis limbah padat, jumlah limbah padat/ton produk, organik total, kadar air, kadar abu, nilai kalor, kandungan hara, kandungan logam berat.
Tabel 2.1 Komponen Kimia Sludge Industri Pulp dan Kertas
Komponen Kimia Kadar %
SiO2 Al203 Fe203 TiO2 MgO Na2O K2O CaO Hilang Pijar 0,66 3,40 0,10 0,02 1,07 0,23 0,17 43,36 50,99 (Ligia Santosa, 2002)
Hilang pijar seperti pada Tabel 2.1 diatas adalah komponen kimia : serat
(fiber) Nitrogen, Phospor. Komposisi kimia limbah padat sudge sangat dipengaruhi
oleh komponen kimia yang terkandung dalam air limbahnya, sludge yang dihasilkan
dari berbagai produk pulp dan kertas mempunyai kandungan senyawa organik dan anoganik. Komponen utamanya adalah serat selulosa dan abu yang berkisar antara 5 - 60 %. Dalam sludge biologis terkandung pula unsur nitrogen antara 6 - 10 % dan
fosfor 2-5 %. Sedangkan kadar abunya relatif rendah (Ligia Santosa, 2002).
Serat limbah padat sludge hasil pengolahan air limbah industri pulp dan kertas
jumlahnya cukup besar bervariasi dari 0,1 - 1,5 per ton produk tergantung pada jenis poduk yang diproduksi, umumnya tersusun dari zat padat berserat, hidrogen, fine non
hidros, Kandungan air dari limbah lumpur dipekatkan dan di keluarkan sampai
mencapai kadar padatan kering, sekitar 20 - 30 % . (Ligia Santosa, 2002)
2.3 JENIS-JENIS KERTAS
Jenis kertas utama yang digunakan, yaitu kertas kasar dan kertas lunak. Kertas yang digunakan sebagai kemasan adalah jenis kertas kasar, sedangkan kertas halus digunakan untuk kertas tulis yaitu untuk buku dan kertas sampul. Kertas kemasan yang paling kuat adalah kertas kraft dengan warna alami, yang dibuat dari kayu lunak
dengan proses sulfat.
1 Kertas Glasin dan Kertas Tahan Minyak (Grease Proof) Kertas glasin dan kertas tahan minyak dibuat dengan cara memperpanjang waktu
pengadukan pulp sebelum dimasukkan ke mesin pembuat kertas. Penambahan bahan - bahan lain seperti plastizier bertujuan untuk menambah kelembutan dan kelenturan
kertas, sehingga dapat digunakan untuk mengemas bahan - bahan yang lengket. Penambahan antioksidan bertujuan untuk memperlambat ketengikan dan menghambat pertumbuhan jamur atau khamir. Kedua jenis kertas ini mempunyai permukaan seperti gelas dan transparan, mempunyai daya tahan yang tinggi terhadap lemak, oli dan minyak, tidak tahan terhadap air walaupun permukaan dilapisi dengan bahan tahan air seperti lak dan lilin.
2 Kertas Perkamen
Kertas perkamen digunakan untuk mengemas bahan pangan seperti : mentega, biskuit yang berkadar lemak tinggi, keju, ikan (basah, kering atau digoreng), daging (segar, kering, diasap atau dimasak). Sifat - sifat kertas perkamen adalah : mempunyai ketahanan lemak yang baik, mempunyai kekuatan basah (wet strength) yang baik
walaupun dalam air mendidih, permukaan bebas serat, tidak berbau, tidak terasa dan transparan sehingga sering disebut kertas glasin.
3 Kertas Lilin
Kertas lilin adalah kertas yang dilapisi dengan lilin yang bahan dasarnya adalah lilin parafin dengan titik cair 46 - 740C dan dicampur polietilen (titik cair 100 - 1240C) atau petrolatum (titik cair 40 - 520C). Kertas ini dapat menghambat air, tahan terhadap minyak/oli dan daya rekat panasnya baik. Kertas lilin digunakan untuk mengemas bahan pangan, sabun, tembakau dan lain - lain
4 Daluang (Container Board )
Kertas daluang banyak digunakan dalam pembuatan kartun beralur. Ada dua jenis kertas daluang, yaitu : liner board disebut juga kertas kraft yang berasal dari kayu
cemara (kayu lunak), corrugated medium yang berasal dari kayu keras dengan proses
sulfat.
5 Chipboard
Chipboard dibuat dari kertas koran bekas dan sisa - sisa kertas. Jika kertas ini
dijadikan kertas kelas ringan, maka disebut bogus yaitu jenis kertas yang digunakan sebagai pelindung atau bantalan pada barang pecah belah. Kertas chipboard dapat
juga digunakan sebagai pembungkus dengan daya rentang yang rendah. Jika akan dijadikan karton lipat, maka harus diberi bahan - bahan tambahan tertentu.
6 Tyvek
Kertas tyvek adalah kertas yang terikat dengan HDPE (high density polyethylene).
Dibuat pertama kali oleh Du Pont dengan nama dagang Tyvek. Kertas tyvek
mempunyai permukaan yang licin dengan derajat keputihan yang baik dan kuat, dan sering digunakan untuk kertas foto. Kertas ini bersifat yaitu tidak menyusut atau mengembang bila terjadi perubahan kelembaban, tahan terhadap kotoran bahan kimia, bebas dari kontaminasi, mempunyai kemampuan untuk menghambat bakteri ke dalam kemasan ( Elisa Julianti, 2007)
2.4 KARTON (PAPERBOARD)
Karton adalah kertas tebal yang disebut sebagai paperboard, pembuatannya sama
dengan pembuatan kertas. Perbedaan kertas dengan karton umumnya pada ketebalan, dimana ketebalan karton 10 kali lebih tebal dari ketebalan kertas dan gramatur karton di atas 224 gr/m2 menurut International Organisation for Standardisation (
Robertson, gordon L.,2005). Karton dapat di bentuk menjadi satu lapis ( single wall )
atau berlapis (multi-ply ). Karton yang dibuat menjadi karton lipat dan kaku disebut
dengan boxboard. Karton umumnya dibuat menjadi karton gelombang ( corrugated board ) yang mudah dipotong, dibentuk, ringan dan kuat yang sering di buat menjadi
kemasan ( Patmar supply, 2004 ). Kemasan paperboard dapat dibagi dalam beberapa
kelas dan memiliki karakteristik yang berbeda, sesuai dengan berbagai kebutuhan dan
persyaratan.
1 Solid Bleached Sulfate (SBS)
Solid Bleached Sulfate (SBS) merupakan kelas paperboard mutu tinggi yang
dihasilkan dari 80% bleached pulp kayu asli. Umumnya bleached paperboard dilapis
tipis dengan kaolin untuk meningkatkan permukaan cetak dan juga dilapisi tipis dengan polietilen (PE) yang berfungsi untuk menambah kekuatan pada keadaan basah yang sering digunakan untuk kemasan makanan. Segmen pasar utama yang menggunakan Solid Bleached Sulfate (SBS) adalah kemasan medis (medical packaging), kemasan susu dan jus, aceptic, minuman kotak, kemasan kosmetik dan
parfum serta kemasan makanan beku (frozen food packaging). (About paper packaging, 2008)
2 Coated Unbleached Kraft Paperboard (CUK)
Coated unbleached kraft paperboard (CUK) adalah jenis karton kelas unggul yang
dihasilkan dari 80% unbleached pulp kayu asli. Paperboard CUK dilapis tipis dengan
kaolin yang berfungsi untuk meningkatkan permukaan cetak dan juga dilapisi tipis dengan polietilen (PE) untuk menambah kekuatan dalam keadaan basah yang sering
digunakan untuk kemasan makanan. Segmen pasar utama yang menggunakan
paperboard CUK adalah kemasan makanan beku, kemasan karton susu, pharmaceutical packaging.(About paper packaging, 2008).
3 Uncoated Recycled Paperboard
Bahan baku uncoated recycled paperboard adalah bahan kertas bekas, yang daur
ulang kertas bekas dan dipublikasi biasanya diberi lapisan tipis kaolin untuk meningkatkan permukaan cetak. Segmen pasar utama yang menggunakan uncoated recyled paperboard adalah shoeboxes, composite cans dan fiber drums. (About paper packaging, 2008).
4 Coated Recycled Paperboard
Bahan baku coated recylced paperboard adalah paperboard bekas yang diproduksi
kembali dengan mendaur ulang paperboard bekas dan dipublikasi. Biasanya diberi lapisan tipis kaolin untuk meningkatkan peremukaan cetak. Segmen pasar utama yang menggunakan coated recycled paperboard adalah kemasan sabun dan deterjen,
kemasan cookie dan creaker, kemasan cake mix, cereal kotak, kemasan makanan
kering. (About paper packaging, 2008).
2.5 KARTON GELOMBANG (CORRUGATED BOARD)
Karton gelombang (corrugated board) adalah karton yang dibuat dari satu atau
beberapa lapisan kertas medium bergelombang dengan kertas liner sebagai penyekat
dan pelapisnya. Karton bergelombang atau karton beralur terdiri dari dua macam
corrugated sheet, yaitu : Kertas kraft ( kraft liner) untuk lapisan luar dan dalam dan
Kertas medium untuk bagian tengah yang bergelombang. Gramatur kertas kraft
adalah : 125 gram/m2 ; 150 gram/m2 ; 200 gram/m2 ; 300 gram/m2, dan gramatur kertas medium adalah : 112 gram/m2 ; 115 gram/m2 ; 125 gram/m2 ; 150 gram/m2 .
Karton gelombang ada beberapa macam, yaitu :
- Single wall : satu lapisan dengan ketebalan ± 3mm (B/Flute)
- Double wall : 2 lapis dengan ketebalan ± 7 mm (CB/Flute)
- Triple wall : 3 lapis, dan lain - lain
Di Indonesia jenis yang lazim digunakan adalah single wall dan double wall.
Penggunaan corrugated box ditentukan oleh : berat bahan, sifat bahan, menggunakan inner karton atau tidak. Bahan baku untuk pembuatan karton bergelombang adalah
kertas kraft, bogus atau karton dari merang (Rina Masriani, 2007).
Berdasarkan jumlah muka, karton gelombang dibagi menjadi : 1. Karton gelombang muka tunggal :
terdiri dari 1 kertas liner dan 1 kertas medium bergelombang
2. Karton gelombang muka ganda atau dinding tunggal (single wall) :
terdiri dari 2 kertas liner dan 1 kertas medium bergelombang
3. Karton gelombang dinding ganda (double wall) :
terdiri dari 3 kertas liner dan 2 kertas medium bergelombang
4. Karton gelombang dinding triple :
terdiri dari 4 kertas liner dan 3 kertas medium bergelombang
5. Duo arch board : terdiri dari 1 kertas liner dan 2 kertas medium
Bergelombang berdasarkan jenis flute, karton gelombang memiliki beberapa
jenis, seperti yang ditampilkan pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2. Jenis Flute Karton Gelombang
Flute Tinggi gelombang,mm Jumlah gelombang/m
A 4,8 118
B 2,4 168
C 3,6 138
D 1,2 316
Flute A:Memiliki sifat bantalan yang sangat baik,digunakan utk barang mudah pecah Flute B: Memiliki CMT lebih besar dari flute A, bantalan yang lebih rendah,
digunakan untuk produk yang dikemas dalam kaleng.
Flute C: Merupakan pendekatan dari sifat - sifat yang dimiliki flute A dan B Flute D: Merupakan pengganti solid fiber board
Untuk memperbaiki sifat - sifat karton bergelombang, diperlukan : a. Ketahanan yang lebih baik terhadap gaya tekan b. Bending stiffness yang lebih tinggi
c. Kemampuan cetak yang lebih baik d. Ketahanan air yang lebih tinggi Kualitas karton bergelombang ditentukan oleh a. Jumlah gramatur liner
b. Ketahanan retak ( bursting strength,BS)
c. Ketahanan tekan tepi (edge crush resistance,ECT)
Spesifikasi karton gelombang dinding tunggal (single wall) menurut SNI
14-1439-1989, ditampilkan seperti pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3. Karton Gelombang Dinding Tunggal (Single Wall) Gramatur (gr/m2) BS min (kgF/cm2) ECT min (kgF/cm)
250 7,5 3,2 300 9,0 3,6 400 12,0 4,5 550 15,4 5,7 600 17,0 6,0 (Rina Masriani dkk, 2007)
Ketahanan tekan tepi (edge crush resistance, ECT) adalah daya tahan tepi karton
gelombang dalam posisi tegak lurus terhadap suatu tekanan dinyatakan dalam kN/m atau kgf /cm. Karton gelombang biasanya dinyatakan dalam formasi K/M/K atau kraft liner/ medium/kraft liner. Lapisan tengah : medium dengan gramatur 125 g/m2.
Ketahanan Retak (bursting strength,BS) berkaitan dengan kemampuan muat kotak
karton gelombang (KKG), CMT adalah compression medium test dan ring crush test.
Sifat - sifat karton gelombang dipengaruhi oleh sifat - sifat bahan bakunya yaitu kertas liner dan kertas medium.
Sifat bahan dasar pembentuk karton gelombang yang penting adalah a. Kertas Liner : Gramatur, BS, RCT, Perekat
b. Kertas Medium : Gramatur, Tebal, RCT, CMT
a Kertas Liner
Kertas liner adalah kertas yang digunakan sebagai penyekat dan pelapis pada karton
bergelombang. Kertas liner memiliki gramatur : 125; 150; 200 dan 300 gr/m2
,biasanya dibuat pada mesin Fourdrinier atau Cylinder craff dengan bahan baku pulp kraft asli, kertas kantong bekas atau kotak karton gelombang bekas (Old Corrugated Carton/OCC). Jika bahan bakunya dari kraft asli disebut kraft liner dan jika dicampur
dengan kertas bekas disebut test liner atau board kraft (BK). BK = board kraft adalah
kertas liner dengan kualitas di bawah kraft liner (KL), dibuat berdasarkan permintaan
konsumen (Rina Masriani, 2007).
b Kertas Medium
Kertas medium adalah kertas yang digunakan sebagai lapisan bergelombang pada
karton gelombang. Kertas medium memiliki gramatur : 112; 125; 140; 150 dan 160
g/m2 , dibuat dari pada mesin Fourdrinier ( single layer ) atau twin wire. bahan
bakunya adalah kombinasi pulp semi kimia dengan pulp kraft atau kotak karton
2.6 KARTON LIPAT ( FOLDING BOARD)
Karton lipat (folding board) merupakan jenis kertas yang populer karena praktis dan
murah. Dalam perdagangan disebut juga chipboard folding carton, dan digunakan
untuk mengemas bahan hasil pertanian atau jenis - jenis barang lainnya. Bahan yang banyak digunakan untuk membuat karton lipat adalah cylinder board yang terdiri dari
beberapa lapisan, dan bagian tengahnya terbuat dari kertas - kertas daur ulang, sedangkan kedua sisi lainnya berupa kertas koran murni dan bahan murni yang dipucatkan. Untuk memperbaiki sifat - sifat karton lipat, maka dapat dilapisi dengan selulosa asetat dan polivinil klorida (PVC) yang diplastisasi. Kasein yang dicampurkan pada permukaan kertas akan memberikan permukaan cetak yang lebih halus dan putih. Keuntungan dari karton lipat adalah dapat digunakan untuk transportasi, dan dapat dihias dengan bentuk yang menarik pada transportasi barang - barang mewah. Tetapi kelemahannya adalah kecenderungan untuk sobek di bagian tertentu.Pemilihan jenis atau model karton lipat yang pemilihan jenis atau model karton lipat yang akan digunakan sebagai pengemas, tergantung pada jenis produk yang akan dikemas dan permintaan pasar. Pengujian mutu kemasan karton lipat dapat berupa uji jatuh bagi wadah yang sudah diisi, pengujian tonjolan, pengujian kekuatan kompresi dan daya kaku dalam hubungan kelembaban udara (Elisa J. dkk, 2007).
2.7 KARTON DUPLEKS
Karton dupleks merupakan suatu jenis karton yang pembuatannya terdiri dari
lembaran yang berlapis-lapis, dapat terdiri dari dua lapis atau lebih. Lapisan atas berwarna putih, disalut atau tidak. Umumnya karon dupleks mempunyai sifat khusus yaitu gramatur dan sifat kekakuan yang tinggi.Salah satu penggunaan jenis karton ini untuk pengemasan suatu produk atau kotak karton lipat. Dalam hal ini diperlukan syarat, kekakuan, densitas, derajat putih dan daya serap air.Sifat kekakuan diperlukan agar kotak karton lipat tidak ambruk pada saat ditumpuk dan tidak gembung karena ada beban isi. Densitas erat hubungaanya dengan kekakuan dan ketebalan karton.
Derajat putih diperlukan agar penampilan kotak karton lipat secara visual baik. Sedangkan daya serap air diperlukan karena dapat mendukung proses pencetakan dan katak karton lipat lebih tahan terhadap udara lembab ( Yuriyanto dkk, et al., 2001)
2.8 SIFAT-SIFAT KARTON
Pengetahuan terhadap sifat-sifat karton adalah sangat penting bagi pabrikasi kertas karena produk akhir yang berlainan memerlukan sifat-sifat karton yang berbeda. Namun secara umum, kebanyakan sifat-sifat kertas adalah bergantung kepada bahan bakunya yaitu serat selulosa, dimana sifat-sifat serat selulosa ini diketahui sebagai sifat fungsi (Casey, 1981).
Selulosa menyerap air maka kertas juga menyerap air kecuali perlakuan khusus diberikan untuk meminimalkan daya serapnya. Selulosa berwana putih maka karton juga bewarna putih, kecuali karton tersebut mengandung lignin atau diberi warna. Selulosa adalah higroskopik ; sehingga kertas juga higroskopik dengan kadar airnya akan berubah menurut kelembaban relatif sekitar (Cassey, 1981). Serat selulosa mengembang atau menyusut dengan perubahan kadar air yang dikandungnya karena itu karton juga mengembang dan menyusut dengan perubahan lembaban relatif. Serat selulosa berupaya untuk membentuk ikatan-H; karton pula akan terbentuk dengan adanya ikatan-H antara serat tanpa penambahan aditif. (Cassey, 1981). Serat selulosa mempunyai kekuatan yang tinggi sehingga karton yang dihasilkan juga kuat. Serat selulosa adalah fleksibel maka karton juga adalah fleksibel. Selulosa dapat dibakar maka kertas juga dapat dibakar (Cassey, 1981).
Proses pabrikasi karton dapat di modifikasi untuk memperoleh sifat-sifat yang diinginkan untuk menghasilkan berbagai jenis karton berkualitas.Sifat karton dapat dikatagorikan sebagai sifat fisik, kimia, mekanik dan optik, Penentuan sifat-sifat ini dibuat berdasarkan pengujian menurut standart uji kertas dan karton.
2.8.1 Sifat Fisik Karton
Umumnya sifat fisik dan mekanik karton adalah lebih penting dibanding dengan sifat kimianya. Sifat fisik dan mekanik karton antara lain : gramatur, berat, ketebalan, densitas, kadar air, daya serap air, indeks tarik, indeks koyak, indeks retak dan ketahanan tekan lingkar (Cassey, 1981).
2.8.1.1 Gramatur Karton
Gramatur dikenal juga sebagai berat karton karena berat lembaran karton dan luas karton lebih penting dibanding dengan volumenya. Gramatur karton didefenisikan sebagai ukuran berat lembaran karton yang luasnya satu meter persegi (Cassey, 1981). Penentuan gramatur karton sangat penting karena karton dijual atau dibeli berdasarkan berat. Semakin ringan berat karton sejenis, semakin murah pula harganya per unit. Berat karton mempengaruhi sifat fisik karton, sifat mekanik karton, sifat kimia karton dan optik karton. Gramatur = berat karton (gr) / luas permukaan karton (m²). (Cassey, 1981).
2.8.1.2 Ketebalan Karton
Ketebalan karton di defenisikan sebagai jarak antara dua permukaan yang sejajar yang tegak lurus setelah dilakukan penekanan. Ketebalan lembaran karton di pengaruhi oleh beberapa faktor di antaranya jenis serat, adanya bahan lain selain serat, gramatur, tingkat penekanan dan calendring. Ketebalan sangat penting untuk
kertas dan karton terutama bagi kertas atau karton yang di gunakan untuk tujuan mekanik (Cassey, 1981).
2.8.1.3 Densitas Karton
Densitas karton ditentukan berdasarkan nilai tebal yang dibagi dengan gramatur. Densitas lembaran karton dapat dipengaruhi oleh jumlah ikatan antara serat, kekasaran dan kelenturan serat serta perlakuan penghalusan stok. Selain itu penambahan bahan-bahan pengisi di dalam karton juga mempengaruhi densitas
karton dimana densitas akan bertambah dengan penambahan komposisi pengisi didalam karton. Densitas karton akan mempengaruhi sifat fisik, mekanik dan optik lembaran karton.
2.8.1.4 Daya Serap Air
Daya serap air adalah jumlah gram air yang diserap oleh satu meter persegi lembaran kertas atau karton dalam waktu 60 detik diukur pada kondisi standar yang dinyatakan dalam gr/m2. Semakin kecil nilai daya seap air, maka semakin tinggi daya tahan lembaran kertas/karton terhadap penetrasi cairan. Menurut Casey (1981) sizer adalah
bahan penolong yang ditambahkan sebelum atau sesudah pembentukan lembaran kertas atau karton yang ditujukan terutama untuk meningkatkan ketahanan kertas atau karton terhadap cairan. Berdasarkan pemberian sizer dapat dibedakan dua macam,
yaitu internal sizer dan surface sizer. Internal sizer merupakan proses untuk
memberikan ketahanan penetrasi cairan pada kertas dengan memberikan bahan tambahan internal yang basah. Surface sizer umumnya merupakan penggunaan bahan
berselaput tipis seperti tepung, getah dan polimer sintetis. Sifat daya serap air di pengaruhi oleh sizer dan filler.Sizer akan mengubah sifat hidrofilik selulosa menjadi
hidrofobik sehinngga kemampuan penyerapan ainya akan berkurang (Casey 1981).
2.8.2 Sifat Mekanik Karton
Sifat mekanik lembaran karton terdiri dari ketahanan tarik, ketahanan retak, ketahanan koyak dan ketahanan tekan lingkar yang dijelaskan seperti berikut ini.
2.8.2.1 Ketahanan Tarik ( Tensile Strength )
Ketahanan tarik kertas atau karton dapat di defenisikan sebagai kemampuan kertas atau karton untuk mempertahankan keadaanya agar tidak putus bila dikenakan regangan. Ketahanan tarik penting dalam menentukan kemampuan kertas karton agar dapat berfungsi dengan baik seperti kertas pembungkus, kertas kantong. Ketahanan tarik kertas cetak tergantung pada ketahanan kertas terhadap pemutusan
jaringan serat sewaktu proses pencetakan. Ketahanan tarik sangat diperlukan untuk kertas cetakan dimana gaya tarik tinggi dapat ditahan oleh kertas tersebut. Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi ketahanan tarik :
1. Kekuatan serat individu lemah maka kekuatan tarik juga terpengaruh.
2 Panjang serat rata-rataterlalu panjang maka akan menghasilkan pembentukan kertas yang tidak baik yang dapat menurunkan kekuatan tarik.
3. Kemampuan pengikatan permukaan serat bergantung kepada proses penekanan. Serat yang tidak dipress akan menghasilkan pengikatan yang lemah.
4. Struktur permukaan kertas ; kekuatan tarik akan terpengaruh apabila struktur pembentukan kertas tidak baik.
2.8.2.2 Ketahanan Retak (Bursting strength)
Ketahanan retak didefenisikan sebagai tindakan elektrostatik dalam kPa yang akan meretakkan kertas apabila tekanan ditambah secara konstan di berikan ke diafrakma. Pengujian ketahanan retak dilakukan untuk menentukan rintangan kertas. Uji retak dilakukan dengan meletakkan sampel diantara clamp annular dimana
tekanan dinaikkan bertahap terhadap diafragma oleh tekanan hidrolik pada keadaan tetap sehingga sampel retak. Faktor-faktor yang mempengaruhi ketahanan retak : panjang serat, dimana semakin pendek serat maka semakin menurun kekuatan retak dan ikatan antara serat,dimana proses penghalusan akan meningkatkan ikatan antara serat tetapi jika penghalusan terlalu lama maka akan menghasilkan serat-serat yang lebih pendek akan mempengaruhi kekuatan retak. Selain itu, ketahanan retak juga dipengaruhi oleh proses pembentukan kertas, gramatur serta kelembaban.
2.8.2.3 Ketahanan Koyak (Tearing Resistant)
Ketahanan koyak kertas atau karton adalah rintangan suatu kertas atau karton yang mengalami koyakaan. Pengujian ketahanan koyak dilakukan adalah untuk mengukur tenaga yang diperlukan untuk mengoyakkan sehelai kertas atau karton. Ketahanan koyak kertas atau karton sangat penting karena dapat untuk melancarkan kertas di
atas mesin-mesin pencetak agar lembaran kertas tidak mudah koyak. Ketahanan koyak kertas atau karton juga sangat penting dalam penggunaan kertas sebagai pembungkus yang mana lembaran kertas mesti kuat untuk menyerap hentakan atau daya luar dan memerlukan rintangan koyak yang tinggi. Faktor yang mempengaruhi ketahanan koyak adalah jumlah serat yang mengalami rupture kertas, panjang serat
dan banyaknya ikatan antara serat. Jumlah serat juga akan mempengauhi densitas, gramatur dan kelenturan kertas. Kertas yang kaku akan memberikan tekanan ke atas serat pada daerah/tempat yang kecil, tetapi kertas yang sifatnya lentur akan meyebarkan tekanan di atas daerah yang lebih luas.
2.8.2.4 Ketahanan Tekan Lingkar (Ring Crush Resistance)
Ketahanan tekan lingkar digunakan untuk menentukan ketahanan tekan tepi lingkar kertas dan karton. Ketahanan tekan tepi ( edge crush resistance) adalah daya tahan
tepi karton dalam posisi tegak lurus terhadap suatu tekanan , dinyatakan dalam N atau
kgf, diukur pada kondisi standar.Pengujian ketahan tepi karton menurut ISO 3.037
atau TAPPI T 811 berfungsi untuk memberikan informasi kekuatan dan kendali mutu karton gelombang pada posisi tegak lurus (Rina Masriani, 2007).
2.9 DERAJAT PUTIH (BRIGHTNESS)
Sifat optik kertas atau karton yang sangat diperlukan adalah derajat putih atau keputihan. Alat yang di gunakan untuk mengukur derajat putih lembaran kertas atau karton adalah brightimeter micro S-55. Derajat putih merupakan pengukuran
keputihan kertas dan karton. Derajat putih kertas di tentukan berdasarkan pembalikkan cahaya pada jarak gelombang dalam spektrum biru dimana panjang gelombang cahayanya adalah 457 nm. Pengujian derajat putih digunakan untuk menentukan kebersihan pulp yang mana kertas yang cerah adalah bebas dari kekuningan pulp hasil dari kehadiran lignin atau bahan lain. Derajat putih kertas di perlukan dalam produk - produk kertas tulis dan pencetakan. Kegelapan juga di
defenisikan sebagai sifat penembusan cahaya terhadap suatu objek. Kertas dikatakan gelap jika penyerapan cahaya sangat tinggi. Kegelapan kertas sangat diperlukan untuk mengelakkan cetakan tembus pandang dari balik kertas.
2.10 STRUKTUR SERAT LIGNOSELULOSA
Dinding sel terdiri dari beberapa lapisan yaitu lamella tengah (ML), dinding primer (P), lapisan luar dinding sekunder (S1), lapisan tengah dinding sekunder (S2), lapisan dalam dinding sekunder (S3). Lapisan – lapisan ini berbeda antara satu dengan yang lain dari segi strukur dan komposisi kimianya. Mikrofibril mengelilingi paksi sel dalam arah yang berlainan. Gambar 2.1 menunjukkan komponen – komponen dinding sel. Helaian serat selulosa dan polisakarida ditandai dengan lapisan – lapisan dinding sel sekunder (S1, S2, S3). Lignin terletak di antara helaian – helaian dan di lamella tengah (ML) (Sjostrom, 1993).
Molekul-molekul yang membentuk dinding serat adalah rantai – rantai selulosa.. Rantai – rantai selulosa menyusun diri secara rapat, selaras dan terikat dengan ikatan-H untuk menghasilkan suatu kawasan kristal, dimana rantai yang tidak tersusun secara selaras membentuk kawasan amorf. Gabungan rantai-rantai selulosa membentuk struktur yang disebut dengan mikrofibril (Sjostrom, 2003). Mikrofibril-mikrofibril tersusun dan berorientasi membentuk struktur dinding serat seperti yang ditampilkan pada Gambar 2..2. berikut ini. Struktur ini dapat dilihat di bawah mikroskop elektron dengan diameter antara 10-30 um
Gambar 2.2 Struktur serat (Sungai, 2009).
Mikrofibril-mikrofibril akan membentuk makrofibril dan gabungan makrofibril-makrofibil akan membentuk dinding serat sehingga terjadi serat. Mikrofibril merupakan struktur yang berfungsi membentuk lapisan-lapisan dalam dinding serat yang ditampilkan seperti pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Susunan mikrofibril dan makrofibril (Sungai, 2009).
Fibril-fibril tersusun secara teratur di sekitar dinding sekunder terdapat polisakarida tanpa kristal (hemiselulosa) dan poliferol amorfus (lignin). Lapisan dalam melapisi dinding sekunder. Lapisan ini kaya dengan bahan berpoliferol seperti lignin dan ML. Lapisan dalam ini kaya akan lignin sebanding dengan dinding sekunder (Sjostrom,1993).
a. Lamela Tengah
Lapisan lamela tengah terletak di antara dinding sel-sel berfungsi mengikat sel-sel secara bersama sama. Pada peringkat permulaan pertumbuhan, sel-sel pada keseluruhan terdiri dari bahan peltik tetapi akhirnya menjadi lignin. Lapisan ini dipenuhi dengan lignin dan mengandung sedikit polisakarida (pektin) tanpa selulosa, serta kaya dengan sisa asam uronik.
b. Dinding Primer
Lapisan dinding primer merupakan lapisan tipis setebal 0,1 – 0,2 µm kecuali pada sudut yang terdiri dari selulosa, hemiselulosa, pektik dan protein. Mikrofibril selulosa membentuk satu rangkaian tidak teratur di bahagian luar dinding primer tetapi di dalam dinding primer tersusun secara teratur. (Sjostrom, 1993).
c. Dinding Sekunder
Lapisan dinding sekunder terdiri dari tiga lapisan yaitu lapisan luar, lapisan dalam yang tipis dan lapisan tengah yang tebal. Lapisan – lapisan ini dibentuk oleh lamela yang terbentuk dari mikrofibril - mikrofibril tersebut terdapat lignin dan hemiselulosa. Lapisan dinding sekunder adalah lebih tebal dibandingkan lapisan lain Lapisan paling luar (S1) adalah setebal 0,3 - 0,4 µm, mengandung 3 sampai 4 lamela. Lapisan dinding sekunder mengandungi di antara 30 – 150 lamela yang membentuk sebahagian dari jumlah dinding sel. Oleh sebab itu, sifat fibrilnya menentukan banyak sifat mekanik dalam pembuatan kertas. (Sjostrom, 1993).
2.11 KOMPOSISI KIMIA SERAT SELULOSA
2.11.1 Selulosa
Selulosa merupakan senyawa polisakarida yang terdapat banayak di alam. Bobot molekulnya tinggi, strukturnya teratur berupa polimer yang linear terdiri dari unit ulangan β-D-Glukopiranosa. Karakteristik selulosa antara lain muncul karena adanya struktur kristalin dan amorf serta pembentukan mikro fibril dan fibril yang pada akhirnya menjadi serat selulosa. Sifat selulosa sebagai polimer tercermin dari bobot molekul rata – rata, polidispersitas dan konfigurasi rantainya. Sebagai sumber serat, batang pisang cukup potensial untuk dikembangkan menjadi pulp karena memiliki kandungan selulosa cukup tinggi (Anonim,2002), seperti pada Tabel 2.4.
Tabel 2.4. Komposisi Kimia Serat Alam
Nama Selulosa Hemi Selulosa
Lignin Keterangan
Abaka 60-65 6-8 5-10 Pisang
Coir 43 1 45 Sabut Kelapa
Kapas 90 6 - Bungkus, Biji Flax 70-72 14 4-5 - Jute 61-63 13 3-13 - Mesta 60 15 10 - Palmirah 40-50 15 42-45 - Nenas 80 - 12 Daunnya Rami 80-85 3-4 0,5-1 K.Batang Sisal 60-67 10-15 8-12 Daun Straw 40 28 18 - Sumb
Sebagai sumber serat, batang pisang cukup potensial untuk dikembangkan menjadi pulp karena memiliki kandungan selulosa yang cukup tinggi (Anonim,2002), struktur molekul selulosa dapat dilihat seperti pada Gambar 2.4
2.11.2 Hemiselulosa
Hemiselulosa merupakan suatu polisakarida lain yang terdapat dalam tanaman dan tergolong senyawa organik. (Casey, 1960) menyatakan bahwa hemiselulosa bersifat non-kristalin dan tidak bersifat serat, mudah mengembang karena itu hemiselulosa sangat berpengaruh terhadap bentuknya jalinan antara serat pada saat pembentukan lembaran, lebih mudah dihidrolisis dengan asam. Perbedaan hemiselulosa dengan selulosa yaitu hemiselulosa mudah larut dalam alkali tapi sukar larut dalam asam, sedang selulosa adalah sebaliknya. Hemiselulosa juga bukan merupakan serat – serat panjang seperti selulosa. Hasil hidrolisis selulosa akan menghasilkan D-glukosa, sedangkan hasil hidrolisis hemiselulosa akan menghasilkan D-xilosa dan monosakarida lainnya. Hemiselulosa tersusun dari gabungan gula – gula sederhana dengan lima atau enam karbon. Degradasi hemiselulosa dalam asam lebih tinggi dibandingkan dengan delignifikasi, dan hidrolisis dalam suasana basa tidak semudah dalam suasana asam menyatakan bahwa adanya hemiselulosa mengurangi waktu dan tenaga yang diperlukan untuk melunakkan serat dalam proses mekanis dalam air. Hemiselulosa berfungsi sebagai pendukung dinding sel dan berlaku sebagai perekat
antar sel tungal yang terdapat didalam batang pisang dan tanaman lainnya. Hemiselulosa memiliki sifat non-kristalin dan bukan serat, mudah mengembang, larut
dalam air, sangat hidrofolik, serta mudah larut dalam alkali. Kandungan hemiselulosa yang tinggi memberikan kontribusi pada ikatan antar serat, karena semiselulsa bertindak sebagai perekat dalam setiap serat tunggal. Pada saat proses pemasakan berlangsung, hemiselulosa akan melunak, dan pada saat hemiselulosa melunak, serat yang sudah terpisah akan lebih mudah menjadi berserabut (Sungai,2009).
Gambar 2.5. Struktur molekul hemiselulosa (Sungai, 2009)
2.11.3 Lignin
Lignin adalah suatu polimer komplek dengan berat molekul tinggi (terdiri dari satuan fenil propana) sifat senyawa ini sangat stabil dan sulit untuk dipisahkan serta mempunyai bermacam – macam. Lignin bersama hemiselulosa membentuk lem alami yang menjadi perekat yang membuat kokoh sifat mekanik kayu tersebut. Jumlah lignin yang terdapat dalam tumbuhan yang berbeda sangat bervariasi. Di dalam daun jarum dan daun lebar dikatakan tidak tentu, terkadang tinggi atau rendah, kemungkinan tergantung pada keadaan perkembangannya. (Wardrop, 1971). Lignin terdapat dalam lamela tengah dan dinding sel yang berfungsi sebagai perekat antar serat.
Gambar 2.6. Struktur molekul lignin (Sungai, 2009)
Pada pembuatan pulp, lignin dapat dilarutkan oleh hidrolisa asam pada proses sulfit, alkali panas pada proses soda dan sulfat, serta oleh klorida dalam proses pemutihan. Pulp akan mempunyai sifat fisik yang baik apabila mengandung sedikit lignin. Hal ini disebabkan lignin bersifat hidrophobik dan kaku sehingga menyulitkan dalam proses pemasakan. Banyaknya lignin akan mempengaruhi konsumsi bahan kimia pemasak dan pemutihan.
2.11.4 Ekstraktif
Istilah ekstraktif kayu meliputi sejumlah besar senyawa yang berbeda yang dapat diekstraksi dari kayu dengan menggunakan pelarut polar maupun non polar. Pada umumnya kadar ekstraktif yang terkandung dalam bahan baku bukan kayu (non wood) lebih tinggi dari pada kayu (hard wood) dan kayu jarum (soft wood). Zat
ekstraktif terdiri dari senyawa yang mudah menguap seperti terpentin, resin, asam lemak, karbohidrat dengan berat molekul rendah dan pektin.
Komposisi ekstraktif berubah selama pengeringan kayu terutama senyawa – senyawa tak jenuh, lemak dan asam lemak terdegradasi. Ekstraktif dapat juga
mempengaruhi kekuatan pulp, perekatan dan pengerjaan akhir kayu maupun sifat – sifat pengeringan (Sungai,2009).
2.11.5 Mineral
Mineral (senyawa anorganik) di dalam kayu mempunyai kadar kurang dari 1%. Di dalam pulp senyawa ini kadang – kadang masih terkandung yang berasal dari bahan baku, bahan kimia, air dan peralatan yang digunakan (Sungai,2009) .
2.12 SERAT DAUN NANAS
Serat daun nanas telah dikenal sebagai bahan tali-temali, tekstil dan kertas di beberapa tempat di dunia (Collins,1960). Pada tahun enam puluhan, petani - petani di Filipina sengaja memelihara tanaman nenas terutama untuk diambil daunnya sebagai bahan baku serat kualitas tinggi. Tetapi penggunaan serat daun nanas akhirnya berkurang, akibat munculnya serat - serat sintetik yang segera menguasai pasar.
Tanaman nanas banyak terdapat di Indonesia misalnya di Sumatera Utara (luas panen 6983 Ha), Riau (2449 Ha), Sumatera Selatan (1174 Ha), Kalimantan Barat (1153 Ha), Kalimantan Timur (680 Ha), Jawa Barat (891 Ha), Jawa Tengah (859 Ha), dan Jawa Timur (29762 Ha), dan luas panen total Indonesia 49025 Ha (Data Statistik,1983). Mengingat potensi tanaman nenas di Indonesia cukup banyak, pendayagunaan serat nenas sebagai bahan baku pulp kertas mungkin dapat memberi nilai tambah kepada perkebunan maupun para petani. Tinggi tanaman nanas dapat mencapai 90 - 100 cm atau lebih, daun membentang sepanjang 100 - 150 cm dan kadang - kadang berduri untuk jenis tertentu. Jumlah daun setiap pohon dewasa dapat mencapai 60 - 80 lembar atau 3 - 5 kg dengan kadar air kira - kira 85%. Pada umumnya limbah tanaman nanas terdiri dari 90 % daun, 9 % tunas batang dan 1 % batang. Daun berbentuk roset dan makin panjang ke arah atas permukaan tanah. Daun yang rimbun ini melekat pada batang yang pendek. Permukaan atas daun nenas halus,
sedangkan permukaan bawahnya mempunyai banyak alur sepanjang daun. Daun nanas dapat berwarna hijau tua atau coklat kemerah-merahan dan mengkilap(Collins, 1960) Sebenarnya dalam beberapa hal, sifat serat daun nanas lebih banyak daripada serat kayu. Sel serat daun nanas mempunyai perbandingan panjang terhadap lebar sangat besar, sehingga sifat kertas yang terbentuk juga sangat baik, misalnya : tipis, permukaan halus dan mudah dilipat (Collins, 1960). Bahkan, kertasnya dapat diremas sampai kusut dan kemudian dihaluskan kembali tanpa meningglkan bekas.
Pulp daun nanas sesuai untuk dibuat jenis kertas khusus, misalnya : kertas filter, sigaret, tissue, dan lain - lain. Pemasakan daun nanas dapat dilakukan dengan berbagai proses misalnya proses soda bertekanan dan proses sulfit netral dengan 4 - 12 % natrium sulfit (FAO, 1983). Ada pula penelitian yang menggunakan proses soda sulfit dengan kondisi 15 % natrium sulfit, 2 % natrium hidroksida dan suhu pemasakan 120 ºC (Kurita, 1980). Sedangkan bibit dari tunas tangkai daun dari mahkota dapat dipanen masing - masing sekitar 18 dan 24 bulan. biasanya tanaman jenis Cayenne dibongkar setelah panen tiga kali, agar produktivitasnya terjaga
(Collins, 1960). Morfologi serat nanas jenis cayenne : panjang serat rata 3,40 mm,
diameter serat bagian luar 6,99 mikrometer dan tebal dinding 2,33 mikrometer.(Wawan K, 2006).
2.13 SERAT PELEPAH BATANG PISANG
Pisang mempunyai banyak manfaat dari sudut makanan maupun sudut lain seperti produk pulp dan kertas. Pulp dan kertas dapat dipoduksi dari serat dalam psedostem pokok pisang, yang pada umumnya dianggap sebagai bahan buangan dalam industri pisang. Kertas yang dipoduksi dari serat pisang mempunyai kelebihan yang banyak dibandingkan dengan kertas dari pulp kayu, terutama dalam kekuatannya. Penelitian telah menunjukkan bahwa, kertas pisang adalah 300 kali lebih kuat dibandingkan dengan kertas pulp kayu biasa. Kekuatan ini timbul dari serat pokok pisang yang
panjang. Kelebihan lain kertas pisang adalah lebih tahan terhadap basah dan lebih berkualitas dan juga mempunyai ketahanan lebih terhadap api Melihat kertas pisang tidak mudah terbakar, sehingga baik sekali digunakan sebagai kertas pembungkus produk. Serat pisang diperoleh dari batang palsu (pseduo-stem) pokok pisang merupakan serat yang mempunyai sifat mekanik yang baik. Sifat mekanik serat pisang adalah mempunyai densitas 1,35 gr / cm³, kandungan selulosa diantara 63 – 64 % dan kandungan lignin hanya 5 %. Diameter serat pisang adalah 120 ± 5,8 µm. Perbandingan komponen-komponen serat dapat dilihat seperti pada Tabel 2.5.
Tabel 2.5. Perbandingan Komponen - Komponen Serat
Serat Lignin (%) Selulosa (%) Hemiselulosa (%) Abu (%)
Tankos 19 65 - 2 Sawit Mesocarp 11 60 - 3 Batang Pisang 5 63-64 19 - Sisal 10-14 66-72 12 - Coir 40-45 32-43 0,15-0,25 - Daun Nanas 12,7 81,5 - - J, Polym.Eng.16,265 (1977) 2.14 SERAT RAMI
Tanaman rami (Boehmeria Nivea) merupakan tanaman tahunan yang mudah tumbuh
dan berkembang biak di daerah tropis. Rami merupkan tanaman yang serba guna. Daunnya yang merupakan kompos dan pakan ternak bergizi tinggi, pohonnnya baik untuk bahan bakar, tetapi yang paling bernilai ekonomi tinggi adalah serat dari kulit kayunya. Serat rami ini merupakan bahan yang dapat diolah untuk kain fashion berkualitas tinggi dan bahan pembuatan selulosa berkualitas tinggi (selulosa α). Selulosa α berkualitas tinggi merupakan salah satu unsur pokok pembuatan bahan peledak dan propelan yaitu isian dorong untuk meledakkan peluru. Kayu dan serat rami dapat diolah menjadi pulp berkualitas tinggi sebagai bahan baku pembuatan aneka jenis kertas berharga. Rami mempunyai banyak kegunaan, yaitu sebagai
sumber penghasil serat untuk industri tekstil maupun bahan baku pulp kertas. Kandungan selulosa rami relatif tinggi (sekitar 50%), sedangkan kadar ligninnya rendah (sekitar 10%). Ditinjau dari sifat kimia tersebut rami mempunyai prospek yang baik untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku pulp kertas maupun pulp larut (dissolving pulp) yang lebih dikenal sebagai pulp rayon (Umar S.Tarmansyah, 2007).
Sebagai sumber serat yang panjang, rami sangat potensial untuk dikembangkan menjadi pulp putih serat panjang yang selama ini masih diimpor. Pulp ini dapat digunakan sebagai substitusi serat panjang untuk membuat kertas tulis, kertas fotokopi, dan lain - lain. Dengan sifat seratnya yang panjang dan langsing, serat rami juga dapat dikembangkan untuk kertas khusus seperti kertas saring teh celup, kertas dasar stensil, kertas rokok, dan kertas yang memerlukan ketahanan (security papers) daya simpan yang lama seperti kertas uang, kertas surat berharga, kertas dokumen, dan kertas peta. Selain itu serat rami dengan kandungan selulosa yang tinggi dapat digunakan sebagai bahan baku rayon (Umar S.Tarmansyah, 2007) Morfologi serat rami : panjang serat rata-rata 11,23 mm, diameter serat bagian luar 16,46 mikrometer, tebal dinding 8,44 mikrometer.(Yuniarti, P.K, 2006) Perbandingan panjang serat kayu dan tanaman bukan kayu seperti yang ditampilkan pada Tabel 2.6.
Tabel 2.6. Klasifikasi Serat menurut Klemn.
Klasifikasi Serat Hard wood Soft wood Non wood Serat pendek (µm) < 900 < 3000 < 2000 Serat sedang (µm) 901 – 1600 3001 - 4500 2001 - 4500 Serat panjang (µm) > 1600 > 4500 > 4500
2.15 PATI
Pati (Starch) memiliki sifat yang dapat meningkatkan retensi, drainase dan
meningkatkan kekuatan lembaran kertas. Pati dapat dipergunakan pada proses pembuatan kertas alkali dan kertas asam, dan dapat bekerja pada pH 4-9. Sebelum dipergunakan dalam pembuatan kertas, pati dimasak terlebih dahulu agar terbentuk gelatinasi, gelatinasi menyebabkan kekentalan larutannya berubah, pemasakan pati dianjurkan pada suhu 100ºC selama 20 - 30 menit (Wawan, K.H,dkk, 2004). Pati merupakan polimer alam yang mudah didapat dan harganya relatif murah, pati diperoleh dari beberapa jenis tumbuhan, ubi (tapioka), jagung, kentang, dll. Penyusun utama dari pati adalah amilosa dan amilopektin, dan sedikit lemak serta protein, kandungan ini berbeda - beda untuk tiap jenis pati Amilosa mempunyai rantai lurus sedangkan amilopektin mempunyai rantai bercabang, bentuk rantai ini akan berpengaruh pada mekanisme pengikatan partikel - partikel fine dan bahan pengisi.
Pada proses alkali pati mempunyai fungsi lain yang sangat penting, selain sebagai pretense dan drainase juga berfungsi sebagai pendarih dan penguat kering, pati mempunyai sifat pendispersi yang baik, yang dapat membantu memperbaiki formasi lembaran. Pati kationik dapat mengemulsikan ASA dan dapat menjaga kestabilannya. Pada penggunaan selanjutnya pati dapat ditemukan dalam bentuk modifikasi, yaitu anionik, kationik dan amphoterik, tetapi pati kationik lebih banyak
dipergunakan karena bahan - bahan yang dipergunakan dalam pembuatan kertas seperti serat dan bahan pengisi mempunyai muatan negatif. Pemakaian pati kationik tidak memerlukan penambahan alum, karena sudah memiliki muatan positif, muatan positif pati kationik berikatan langsung dengan serat, fine dan bahan pengisi yang bermuatan negatif, pati kationik dibuat melalui proses esterifikasi dengan alkyl aminoethly chloride, dapat juga menggunakan tertiary amines atau quartenary amines (Wawan K.H,dkk, 2004).
2.16 KAOLIN
Kaolin merupakan masa batuan yang tersusun dari material lempung dengan kandungan besi yang rendah, pada umumnya berwarna putih atau agak keputihan. Kaolin mempunyai komposisi alumunium silikat hidrat, Al2O32SiO2 2H2O serta mempunyai banyak aplikasi di industri (www.tekmira.esdm.go.id) Kaolin pada industri kertas dipergunakan sebagai filter dalam ‘bulk’ kertas dan untuk melapisi permukaan kertas. Sifat yang dimiliki kaolin yang berwarna putih, memiliki permukaan yang luas dan memiliki abrasivitas yang rendah menjadikannya sebagai bahan baku yang ideal untuk memproduksi kertas. Kaolin berguna dalam mengurangi jumlah pulp kayu yang mahal, meningkatkan sifat optik dari kertas dan memperbaiki sifat cetak kertas. Ketika kaolin digunakan sebagai pelapis permukaan kertas, kaolin meningkatkan kualitas berwarna kertas menjadi lebih putih. Contoh : kertas untuk majalah, brosur, kertas seni, kertas dan karton untuk box (Harjanto, S, 1987).
